JP3817848B2 - Lighting device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被照明物体を照明する照明装置(例えば露光装置用)に関するものであり、特に、X線光学系等のミラープロジェクション方式によりフォトマスク(マスク又はレチクル)上の回路パターンを、反射型の結像装置を介してウエハ等の基板上に転写する装置である軟X線投影露光装置用に用いて好適な照明装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体製造用の露光装置は、物体面としてのフォトマスク(以下、マスクと称する)面上に形成された回路パターンを結像装置を介してウエハ等の基板上に投影転写するものである。
【0003】
基板にはレジストが塗布されており、露光することによってレジストが感光し、レジストパターンが得られる。所望の面積にレジストパターンを得るためには、マスクを均一な光強度と均一な広がり角の光で照明しなければならない。従って、かかる露光装置の照明装置は、この条件を満たすためにケーラー照明光学系を採用してきた。
【0004】
また、露光光がX線の場合、その結像装置は反射鏡で構成され、結像光学系の軸外にある円弧状の良像領域のみが利用されて、マスク上の円弧領域のみがウエハ上に投影転写される。従って、マスク全体の回路パターンのウエハ上への転写は、マスクとウエハを一定方向に走査することにより行われている。
【0005】
この種の露光においては、マスク上の円弧領域全体を、均一で、しかも一定の開口数で照明できる照明光学系が望まれており、本願出願人と同一人により出願された特開平7−235471号公報には、マスクを円弧状に均一照明できる照明光学系が開示されている。
【0006】
この特開平7−235471号公報に開示されている光学系を、図6及び図7に示す。光源(又は光源像)110から射出したX線120(121、122)は特殊反射鏡130で反射されて、マスク上の円弧領域140に照射される。
【0007】
前記光源を形成する方法の例として、本願出願人と同一人により出願された特開平8−148414号公報には、照明強度が高い照明装置が提案されている。これは、図8に示すように、励起エネルギー光発生部101、標的部材103、及び照明光学系104を主要構成部として構成される。
【0008】
励起エネルギー光発生部101から射出した励起エネルギー光102は標的部材103上の異なる複数の箇所に照射される。励起エネルギー光102が照射された標的部材上の複数の箇所からはX線120がそれぞれ発生し、複数のX線源110が形成される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図9に示すごとく、光源110から射出するX線121、122について、サジタル方向(紙面方向)での平行光束に着目すると、射出角が0度の時の平行光束121の径がP(0)=qであるとき、射出角がθの時の平行光束122の径はP(θ)=qCOSθとなり、射出角θが大きくなるに従い紙面方向の光束径P(θ)が小さくなる。
【0010】
従って、射出角が0度の時の平行光束121の断面は、例えば図10(a)に示すごとく、ほぼ円形状となっているのに対し、射出角がθの時の平行光束122の断面は、図10(b)に示す如く、図9の紙面と垂直な方向(メリジオナル方向)ではP(0)の長径を有し、図9の紙面方向(サジタル方向)ではP(θ)の短径を有する楕円形状となる。
【0011】
この結果、図11に示すように、射出角が0度の平行光束121が特殊反射鏡130により集光作用を受けたときの集光光束124の集光状態は、被照射面上に形成される円弧照明領域BF内の集光点p1に対して常に等しい角度を張りながら円錐状に集光されるのに対し、射出角がθの平行光束122が特殊反射鏡130により集光作用を受けたときの集光光束125は、被照射面上の円弧照明領域BF内の集光点p2に楕円錘状に集光される。
【0012】
このため、集光点p2の半径方向Rでは集光点p2に対する集光光束の張る角度は、上記平行光束121の集光光束と等しくなるが、集光点p2の接線方向Tでは集光点p2に対する集光光束の張る角度は、集光点p2の半径方向Rの場合よりも小さくなる(COSθ倍となる)という問題点がある。また、この問題点はサジタル方向に対して射出角θが大きい平行光束について顕著となる。
【0013】
このような、断面形状の異なる平行光束を集光する照明装置で被照明物体を照明し、さらにその像を結像装置で結像させると、一般に、その解像度は像面内で不均一になる。これは、被照明物体の一部が結像光学系の要求する開口数を満たさない条件で照明されるために生じる。
【0014】
このような問題を解決する方法として、特開平6−267894号公報には、、新たに再結像光学系を設ける方法が開示されている。しかし、この光学系は複数個のレンズで構成されるため、レンズが使用できないX線領域では役にたたない。また、この光学系を全て反射鏡で構成したとしても、反射鏡は複数個必要となる為、反射後に得られるX線光量は極めて小さくなってしまう。
【0015】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、従来よりも格段に照明効率が高く、円弧状に形成される照明領域でのX線の開口数が照明位置によらずほぼ一様となる高性能な照明装置を提供することを目的としている。
【0016】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第1の手段は、少なくとも、励起エネルギー光を発生して標的部材上の複数箇所に照射する励起エネルギー光発生部と、前記励起エネルギー光の照射を複数箇所で受けることにより複数のX線源が形成される標的部材と、前記複数のX線源からのX線を被照明物に照射する照明光学系とを備えた照明装置において、前記複数のX線源が曲面上に配列されていることを特徴とする照明装置(請求項1)である。
【0017】
この装置においては、複数のX線源が曲面上に配列されているので、円弧状に形成される照明領域での開口数が照明位置によらずほぼ一様となる。よって、被照明物体の一部が結像光学系の要求する開口数を満たさないようなことが発生せず、解像度が像面内で不均一になることがない。
【0018】
前記課題を解決するための第2の手段は、第1の手段において、前記曲面が円筒面である照明装置(請求項2)である。
【0019】
円筒面は製作しやすく、また、容易に、円弧状に形成される照明領域でのX線の開口数が照明位置によらずほぼ一様となるようにすることができる。
【0020】
前記課題を解決するための第3の手段は、第1の手段又は第2の手段において、標的部材の形態がテープ状であり、前記曲面に沿って設けられている照明装置(請求項3)である。
【0021】
このようにすれば、円弧状に形成される照明領域での開口数が照明位置によらずほぼ一様となることに加えて、標的部材の消耗度に合わせてテープ状の標的部材を移動させ、新しい部分で励起エネルギー光を受けることができ、照明装置を長時間使用することができる。
【0022】
前記課題を解決するための第4の手段は、第1の手段又は第2の手段において、粒子状の標的部材が使用され、複数の標的部材が曲面を形成するように構成されている照明装置(請求項4)である。
【0023】
このようにすれば、円弧状に形成される照明領域での開口数が照明位置によらずほぼ一様となることに加えて、標的部材を連続的に供給できる上に、標的部材からの飛散物の量を少なくすることができる。
【0024】
前記課題を解決するための第5の手段は、第1の手段又は第2の手段において、標的部材が液体又は気体である照明装置(請求項5)である。
【0025】
ここにおいて、「液体又は気体である」とは、常温、常圧で液体又は気体であることをいい、標的部材として使用される時点では、それぞれ固体、液体となっていることもありうる。
【0026】
これにより、円弧状に形成される照明領域での開口数が照明位置によらずほぼ一様となることに加えて、飛散物の発生を少なくすることができる。
【0027】
【発明実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を図を用いて説明する。
図1は、本発明の実施の形態にかかる照明装置の一例を示す概略構成図である。当該照明装置は、少なくとも励起エネルギー光発生部1と標的部材2と照明光学系3で構成される。励起エネルギー光発生部1から射出した励起エネルギー光5は、標的部材2上の異なる複数の箇所に照射される。励起エネルギー光5を照射した部分からはX線が発生するため、X線7は標的部材2上の複数箇所から発生する。すなわち、X線光源は微小な複数の光源6から構成される。光源6から射出したX線7は、照明光学系3を透過した後、X線8としてマスク4上に照射される。
【0028】
図2は、図1における標的部材2付近を拡大した図である。複数の光源6(61〜66)を曲面上に配列することで、X線7(71〜73)の光束の幅を制御することができる。例えば、光束71は光源61と光源64及びその間に存在する光源62と光源63を含む光源(光源62と光源63以外は不図示)から射出するX線で構成され、光束72は光源62と光源65及びその間に存在する光源63と光源64を含む光源(光源63と光源64以外は不図示)から射出するX線で構成され、光束73は光源63と光源66及びその間に存在する光源64と光源65を含む光源(光源64と光源65以外は不図示)から射出するX線で構成される。
【0029】
このようにすることで、光束71のサジタル方向の幅p1は光源61と光源64の間隔により決まり、光束72のサジタル方向の幅p2は光源62と光源65の間隔により決まり、光束73のサジタル方向の幅p3は光源63と光源66の間隔により決まる。従って、光源を所望の曲面上に形成することで、照明光学系に向かって射出するX線の光束の幅を所望の幅にすることができる。
【0030】
この曲面は、マスク4上に照射するX線8が、マスクを略均一な開口数で照明するような形状にすることが好ましい。
【0031】
特に照明光学系として図6及び7に示すような光学系を用いる場合は、前記曲面の形状を円筒形状とすることが好ましい。このようにすることで、光源から射出したX線は、その光束の幅が全て等しくなり、円弧照明領域140を、均一な開口数で照明することができる。
【0032】
図2を用いて説明すると、標的部材2の表面が円筒面であり、従って光源61〜66が円筒面上に配列されている場合は、光源61と光源64の間隔、光源62と光源65の間隔、光源63と光源66の間隔は、円筒形状の断面形状である円形の直径に等しくなるため、平行光束71、平行光束72及び平行光束73は同じ幅の光束を形成する。つまり各平行光束の幅が等しく(又はほぼ等しく)なるような曲面の形状となっている。
【0033】
よって、図11において円弧照明領域BFに集光されるX線は、どの部分においても集光点に対して常に等しい角度を張りながら円錐状に集光されるので、照明領域での開口数が照明位置によらず等しくなる。
【0034】
X線源が形成される標的部材は、例えば図3に示すような曲面形状を有する固体部材21でよい。複数の光源6が配列される形状は、標的部材21の表面形状で決めることができる。所望の曲面形状を有する標的部材21を用意すればよいため、光源6が配列される曲面形状の制御は容易である。
【0035】
X線源を長時間使用するような場合、標的部材が消耗するため、新しい部材を供給できることが好ましい。図4に示すように、テープ状の標的部材22を、曲面に沿って移動可能に設けることにより、標的部材を連続的に供給できる。テープ状標的部材22は、例えば所望の表面形状を有する基板23に押しつけたり巻きつけることで、所望の曲面形状を容易に作り出すことができる。
【0036】
また、標的部材としては図5に示すように粒子状の標的部材24を用いてもよい。粒子状標的部材24は、標的部材供給部(例えばノズル)25で供給し、粒子状標的部材24を所望の曲面状に配列させればよい。粒子状標的部材24の位置は、例えばノズル位置、ノズルから粒子を射出する角度、粒子の射出速度等で制御することができるため、X線源を所望の曲面形状に配置することは容易である。この方法の場合、標的部材を連続的に供給できる上に、標的部材からの飛散物の量を低く抑えることができるという利点もある。
【0037】
また、励起エネルギー光発生部1としてパルスレーザを用い、X線をパルス的に発生させる場合には、ノズル25からの粒子状標的部材24の供給とパルスレーザ光の発生タイミングを同期させることにより、断続的に供給される粒子状標的部材24にパルスレーザ光を照射してX線を発生させることができる。
【0038】
照明光学系3は、マスク4を均一な強度且つ均一な広がり角のX線で照明するものが好ましい。特に、標的部材2を照明光学系3の前焦点位置付近に配置するのが好ましい。このとき、各X線源6から射出したX線7は、照明光学系3を通過した後、平行光等に変換されて、マスク4に照射される。さらに、各光源6から射出したX線7はマスク4上に異なる角度で照射される。従って、マスク4はケーラー照明、あるいはケーラー照明に類似した形態で照明される。
【0039】
また、照明光学系3は、反射鏡で構成することが好ましく、さらに反射鏡表面には反射率を増大させるための多層膜を設けることが好ましい。
【0040】
既に述べたように、励起エネルギー光5は標的部材2の複数箇所に照射され、各箇所からX線7が発生する。このとき、励起エネルギー光5の照射は、すべての箇所を同時に照射してもよいし、別々あるいは順次に照射してもよい。
【0041】
照射する場所は、照明光学系に要求される仕様(例えば、マスクを照明するX線の強度や広がり角、及びこれらの均一性など)に基づいて考えればよい。
【0042】
従来の露光装置のように、マスクを一括で照明するときは、微小光源が二次元的に配列するようにすればよい。また、軟X線露光装置の場合、結像光学系の設計上の制限で、輪帯状あるいは帯状の視野を走査して露光する場合がある。このときは、特開平7−235470号公報に記載されているように、臨界−ケーラー照明することが好ましく、微小光源を一次元的に配列すればよい。すなわち、標的部材2を一次元的に配列するか、面状に配列された標的部材2を一次元的(線状)の励起エネルギー光で照射すればよい。
【0043】
標的部材2の複数箇所に励起エネルギー光を照射するための励起エネルギー光発生部としては、励起エネルギー光導波経路を変化させることができる励起エネルギー光発生源、励起エネルギー光を複数の標的エネルギー光に分割することができる励起エネルギー光発生源、又は複数の励起エネルギー光発生源等を有する励起エネルギー光発生部を用いることが好ましい。
【0044】
励起エネルギー光の導波経路を光学素子を動かすことで変化させる場合は、例えば、光学素子を振動させればよい。
【0045】
励起エネルギー光を複数の励起エネルギー光に分割する場合は、例えばビームスプリッター等のレーザー光学素子を用いればよい。また、レーザー光を複数のレーザー光に分割する他の例として、マイクロレンズアレイ等の光学素子を用いればよい。
【0046】
微小光源から射出するX線の強度は、主にレーザー光の強度により決まる。従って、微小光源の強度は、各レーザー光の強度を制御することで、自由に調整することが可能である。
【0047】
レーザー光の発生源を複数用いる場合は、個々のレーザー光を別々のレーザー光源で供給するため、レーザー光の強度を大きくすることが可能である。従って、微小光源から発生するX線の強度を大きくできるという特徴を有する。つまり、軟X線縮小露光装置のスループットを大きくしたければ、この方法を採用するとよい。
【0048】
以上は、レーザー光発生源について説明したが、これらは代表的な例であり、光学的な配置等は既に示したものに限らない。レーザー光の導波経路を変えたりレーザー光を分割するときは、光学素子が必要になる場合があるが、これが、レーザー光の強度を低減させることはない。一般に、レーザー用光学素子のレーザー光の反射率及び透過率はほぼ100%だからである。従って、各X線源6からは高強度のX線が射出される。
【0049】
標的部材2の材料は、発生させるX線により異なり、X線の発生効率が高い材料を使うことが好ましい。例えば波長13nmのX線を発生させるためには錫、アンチモン、鉛、タングステン、タンタル、金などが好ましい。
【0050】
また、融点が低い材料や常温で液体または気体である材料を用いてもよい。これらは冷却等して固化したもの、又は凝結したものを用いてもよいし、液体又は気体のまま用いてもよい。この場合、飛散物(デブリ)の発生を低く抑えることができるため好ましい。
【0051】
励起エネルギー光5を標的部材2に照射して軟X線を発生させる場合、レーザープラズマX線源を用いることが好ましい。これは、励起エネルギー光としてレーザー光を用いたもので、高強度の軟X線を発生させることができる。
【0052】
さらに、レーザー光としては高強度レーザーが好ましく、YAGレーザー、エキシマレーザー、ガラスレーザー、チタンサファイヤレーザーなどの各レーザー光が高強度の各X線源を得る上で好ましい。
【0053】
また、ターゲットに照射する励起エネルギー光はレーザー光に限らない。電子線等のように軟X線を発生できるものであればよい。軟X線光学系は、X線の空気等による吸収が大きいため、真空中に置かれることが多い。従って、照射装置に電子線を用いることは容易である。
【0054】
本発明による照明装置は、X線用のインテグレータを使わずに、従来の照明装置の二次光源に相当する光源を形成できるうえに、光源から射出する光束の幅を制御できる点が優れてる。
【0055】
レーザー光は、光学系による強度の損失が極めて小さいため、高強度のX線光源を得ることが可能であり、さらに本発明の装置によれば、マスク上の各照明点を所望の開口数で照明することができる。従って、本発明による照明装置を用いることにより、高強度で、均一な照明光を供給することが可能であり、高スループットで大面積を露光できる軟X線露光装置を提供することができる。
【0056】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0057】
【実施例】
<第一実施例>
図1及び2は、本実施例の照明装置の概略構成図及びその光源付近の拡大図である。
当該照明装置は励起エネルギー光発生部1と標的部材2と照明光学系3を主要構成部として構成される。
励起エネルギー光発生部1からは複数の励起エネルギー光5が射出されて、標的部材2上の異なる複数の箇所に照射される。励起エネルギー光5にはYAGレーザー光を用い、ビームスプリッタ(不図示)により複数のレーザー光に分割した。
【0058】
標的部材2は円筒形状とし、材料には錫を用いた。励起エネルギー光5を照射した部分からは、少なくとも波長13nmのX線が発生し、X線7は標的部材2上の複数箇所から発生する。このようにして、円筒面上に配列した微小な複数の光源6を構成した。
【0059】
X線光源から射出したX線7は照明光学系3を経て、X線8としてマスク4に照射される。照明光学系3は表面にMo/Si多層膜を備えた反射鏡で構成され、波長13nm付近のX線を反射する。
【0060】
このX線により、マスク4上の一部を長さ120mm、幅5mmの領域に亙って円弧状に照射した。このとき、標的部材2を照明光学系3の前焦点位置付近に配置することにより、マスク4はケーラー照明される。
【0061】
この結果、マスク4上の円弧状の照明領域全面を均一な開口数で照明することができた。また、本発明による照明装置を備えた露光装置でレジストを露光したところ、露光領域全面にわたって、所望の形状のレジストパターンを得ることができた。一方、従来の照明装置を備えた露光装置では、露光領域の一部で所望の形状のレジストパターンが得られなかった。
【0062】
<第二実施例>
図1及び2は、本実施例の照明装置の概略構成図及びその光源付近の拡大図である。
該照明装置は励起エネルギー光発生部1と標的部材2と照明光学系3を主要構成部として構成される。
励起エネルギー光発生部1からは複数の励起エネルギー光5が射出されて、標的部材2上の異なる複数の箇所に照射される。励起エネルギー光5にはYAGレーザー光を用い、ビームスプリッタ(不図示)により複数のレーザー光に分割した。
【0063】
標的部材は図4の22に示すようなテープ状の薄板とし、材料にはタングステンを用いた。テープ状標的部材22は円筒形状の基板23に巻き付けて、その表面形状が円筒形状の一部を形成するようにした。さらに、テープ状標的部材22はその長手方向に位置をずらすことにより、連続的に供給できるようにした。励起エネルギー光5を照射した部分からは、少なくとも波長13nmのX線が発生し、X線7はテープ状標的部材22上の複数箇所から発生する。このようにして、円筒面上に配列した微小な複数の光源6を構成した。
【0064】
X線光源から射出したX線7は照明光学系3を経て、X線8としてマスク4に照射される。照明光学系3は表面にMo/Si多層膜を備えた反射鏡で構成され、波長13nm付近のX線を反射する。
【0065】
このX線により、マスク4上の一部を長さ120mm、幅5mmの領域に亙って円弧状に照射した。このとき、テープ状標的部材22を照明光学系3の前焦点位置付近に配置することにより、マスク4はケーラー照明される。
【0066】
この結果、マスク4上の円弧状の照明領域全面を均一な開口数で照明することができた。また、本発明による照明装置を備えた露光装置でレジストを露光したところ、露光領域全面にわたって、所望の形状のレジストパターンを得ることができた。一方、従来の照明装置を備えた露光装置では、露光領域の一部で所望の形状のレジストパターンが得られなかった。
【0067】
<第三実施例>
図1及び2は、本実施例の照明装置の概略構成図及びその光源付近の拡大図である。
該照明装置は励起エネルギー光発生部1と標的部材2と照明光学系3を主要構成部として構成される。
励起エネルギー光発生部1からは複数の励起エネルギー光5が射出されて、標的部材2上の異なる複数の箇所に照射される。励起エネルギー光5にはYAGレーザー光を用い、ビームスプリッタ(不図示)により複数のレーザー光に分割した。
【0068】
標的部材は図5の24に示すように直径100μm程度の氷の粒子とした。粒子状標的部材24はノズル25から供給し、複数の氷の粒子により円筒面が形成されるようにした。粒子に励起エネルギー光5を照射すると、少なくとも波長13nmのX線が発生し、X線7は粒子状標的部材24上の複数箇所から発生する。このようにして、円筒面上に配列した微小な複数の光源6を構成した。
【0069】
X線光源から射出したX線7は照明光学系3を経て、X線8としてマスク4に照射される。照明光学系3は表面にMo/Si多層膜を備えた反射鏡で構成され、波長13nm付近のX線を反射する。
【0070】
このX線により、マスク4上の一部を長さ120mm、幅5mmの領域に亙って円弧状に照射した。このとき、標的部材2を照明光学系3の前焦点位置付近に配置することにより、マスク4はケーラー照明される。
【0071】
この結果、マスク4上の円弧状の照明領域全面を均一な開口数で照明することができた。また、本発明による照明装置を備えた露光装置でレジストを露光したところ、露光領域全面にわたって、所望の形状のレジストパターンを得ることができた。一方、従来の照明装置を備えた露光装置では、露光領域の一部で所望の形状のレジストパターンが得られなかった。
【0072】
以上の実施例は、本発明の例であり、本発明を限定するものではない。本実施例では、標的部材に氷の粒子を用いたが、これに限らず、ノズルからガスを噴出させて、噴出したガスか或いは断熱膨張により生じたクラスターを標的部材として用いてもよい。微小光源の個数や配置も本実施例に示されたものに限らず、一次元的に配列した光源も容易に作り出せ、本発明に使用できることは言うまでもない。従って、本発明は臨界−ケーラー照明にも適応できる。
【0073】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明によれば、少なくとも、励起エネルギー光を発生して標的部材上の複数箇所に照射する励起エネルギー光発生部と、前記励起エネルギー光の照射を複数箇所で受けることにより複数のX線源が形成される標的部材と、前記複数のX線源からのX線を被照明物に照射する照明光学系とを備えた照明装置において、前記複数のX線源が曲面上に配列されているので、高い照明効率かつ均一な開口数で、被照射面をケーラー照明することができる。つまり、被照射面を均一な強度且つ均一な広がりを有するX線で照明することができる。
【0074】
また、本発明の照明装置は、従来の照明装置の二次光源に相当する光源を、X線用のインテグレータを用いずに形成することができるため、従来のものに比べてX線の通過率(使用効率)が高く、さらにその作製が容易であるという利点を有する。これにより、高いスループットで、マスクのパターンを忠実に基板上に転写することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例である照明装置の概略図である。
【図2】図1に示す照明装置の光源付近の構造を示す拡大図である。
【図3】本発明による照明装置に用いられる標的部材の一例を示す概略図である。
【図4】本発明による照明装置に用いられる標的部材の他の例を示す概略図である。
【図5】本発明による照明装置に用いられる標的部材の第3の例を示す概略図である。
【図6】本発明の実施の形態である照明装置の光学系の一例を示す概略図であり、光源と特殊反射鏡及び被照射面のメリジオナル方向の断面図である。
【図7】本発明の実施の形態である照明装置の光学系の一例を示す概略図であり、光源と特殊反射鏡及び被照射面の斜視図である。
【図8】従来の照明装置の概略図である。
【図9】従来の照明装置の一部を示す図であり、光源と光源から照明光学系に向かうX線のサジタル方向の部分断面図である。
【図10】従来の照明装置に於ける平行光束の断面を示す図であり、(a)は光源から0度の射出角で射出する平行光束の断面図、(b)光源からθの射出角で射出する平行光束の断面図である。
【図11】従来の照明装置において、被照明面上に集光される光束の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
1...励起エネルギー光発生部(励起エネルギー光照射装置)
2...標的部材
21...表面が曲面形状の標的部材
22...テープ状標的部材
23...標的部材の基板
24...粒子状標的部材
25...標的部材供給部(例えばノズル)
3...照明光学系
4...被照射物(例えばマスク)
5...励起エネルギー光(例えばレーザー光)
6、61、62、63、64、65、66...微小な光源(二次光源、各X線源)
7、8...X線
71、72、73...X線(平行光束)
101...励起エネルギー光発生部
102...励起エネルギー光
103...標的部材
104...照明光学系
105...被照射物
110...X線源(光源)
120、123...X線
121、122...X線(平行光束)
124、125...X線(集光光束)
130...特殊反射鏡
140...マスク上の円弧領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an illumination device that illuminates an object to be illuminated (for example, for an exposure apparatus), and in particular, a circuit pattern on a photomask (mask or reticle) is reflected by a mirror projection method such as an X-ray optical system. The present invention relates to an illuminating device suitable for use in a soft X-ray projection exposure apparatus which is an apparatus for transferring onto a substrate such as a wafer via the imaging apparatus.
[0002]
[Prior art]
An exposure apparatus for manufacturing a semiconductor projects and transfers a circuit pattern formed on a photomask (hereinafter referred to as a mask) as an object surface onto a substrate such as a wafer via an imaging device.
[0003]
A resist is applied to the substrate, and the resist is exposed by exposure to obtain a resist pattern. In order to obtain a resist pattern in a desired area, the mask must be illuminated with light of uniform light intensity and uniform spread angle. Therefore, the illuminating device of the exposure apparatus has adopted the Koehler illumination optical system in order to satisfy this condition.
[0004]
When the exposure light is X-rays, the imaging device is composed of a reflecting mirror, and only the arc-shaped good image area outside the imaging optical system is used, and only the arc area on the mask is the wafer. Projected and transferred onto. Therefore, the circuit pattern of the entire mask is transferred onto the wafer by scanning the mask and the wafer in a certain direction.
[0005]
In this type of exposure, there is a demand for an illumination optical system that can illuminate the entire arc region on the mask uniformly and with a certain numerical aperture. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-235471 filed by the same applicant as the present applicant. Japanese Laid-Open Patent Publication (Kokai) discloses an illumination optical system that can uniformly illuminate a mask in an arc shape.
[0006]
The optical system disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-235471 is shown in FIGS. The X-rays 120 (121, 122) emitted from the light source (or light source image) 110 are reflected by the special reflecting
[0007]
As an example of a method for forming the light source, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-148414, filed by the same applicant as the present applicant, proposes an illumination device with high illumination intensity. As shown in FIG. 8, the excitation energy
[0008]
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, as shown in FIG. 9, regarding the
[0010]
Accordingly, the cross section of the
[0011]
As a result, as shown in FIG. 11, the condensing state of the condensed
[0012]
For this reason, in the radial direction R of the condensing point p2, the angle of the condensed light beam with respect to the condensing point p2 is equal to the condensed light beam of the
[0013]
In general, when an object to be illuminated is illuminated with an illuminating device that collects parallel light beams having different cross-sectional shapes and the image is formed with an imaging device, the resolution is generally non-uniform in the image plane. . This occurs because a part of the object to be illuminated is illuminated under conditions that do not satisfy the numerical aperture required by the imaging optical system.
[0014]
As a method for solving such a problem, Japanese Patent Laid-Open No. 6-267894 discloses a method of newly providing a re-imaging optical system. However, since this optical system is composed of a plurality of lenses, it is not useful in the X-ray region where the lenses cannot be used. Even if this optical system is composed entirely of reflecting mirrors, since a plurality of reflecting mirrors are required, the amount of X-rays obtained after reflection becomes extremely small.
[0015]
The present invention has been made to solve such problems. The illumination efficiency is remarkably higher than in the prior art, and the numerical aperture of X-rays in an illumination area formed in an arc shape is independent of the illumination position. The object is to provide a high-performance lighting device that is substantially uniform.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The first means for solving the above-described problems includes at least an excitation energy light generator that generates excitation energy light and irradiates a plurality of locations on the target member, and receives the excitation energy light at a plurality of locations. A plurality of X-ray sources, and an illumination optical system that irradiates an object to be illuminated with X-rays from the plurality of X-ray sources. An illuminating device (Claim 1) arranged above.
[0017]
In this apparatus, since the plurality of X-ray sources are arranged on the curved surface, the numerical aperture in the illumination area formed in an arc shape is substantially uniform regardless of the illumination position. Therefore, it does not occur that a part of the object to be illuminated does not satisfy the numerical aperture required by the imaging optical system, and the resolution does not become nonuniform in the image plane.
[0018]
A second means for solving the above-described problem is an illumination device according to the first means, wherein the curved surface is a cylindrical surface (Claim 2).
[0019]
The cylindrical surface can be easily manufactured, and the numerical aperture of X-rays in the illumination area formed in an arc shape can be easily made almost uniform regardless of the illumination position.
[0020]
According to a third means for solving the above-mentioned problem, in the first means or the second means, the target member is in the form of a tape and is provided along the curved surface (Claim 3). It is.
[0021]
In this way, the numerical aperture in the illumination area formed in an arc shape is substantially uniform regardless of the illumination position, and the tape-shaped target member is moved in accordance with the degree of wear of the target member. The excitation energy light can be received in the new part, and the lighting device can be used for a long time.
[0022]
A fourth means for solving the above problem is that the first or second means uses a particulate target member, and the plurality of target members are configured to form a curved surface. (Claim 4).
[0023]
In this way, the numerical aperture in the illumination area formed in an arc shape is substantially uniform regardless of the illumination position, and in addition, the target member can be continuously supplied and the target member can be scattered. The amount of things can be reduced.
[0024]
A fifth means for solving the above problem is an illuminating device (Claim 5) in which the target member is a liquid or a gas in the first means or the second means.
[0025]
Here, “being liquid or gas” means liquid or gas at normal temperature and normal pressure, and when used as a target member, it may be solid or liquid, respectively.
[0026]
Thereby, in addition to the numerical aperture in the illumination area formed in an arc shape being substantially uniform regardless of the illumination position, the occurrence of scattered objects can be reduced.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a lighting device according to an embodiment of the present invention. The illumination device includes at least an excitation
[0028]
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the
[0029]
By doing so, the width p1 of the
[0030]
This curved surface is preferably shaped such that the
[0031]
In particular, when an optical system as shown in FIGS. 6 and 7 is used as the illumination optical system, the curved surface is preferably cylindrical. By doing in this way, the X-rays emitted from the light source all have the same luminous flux width, and the
[0032]
Referring to FIG. 2, when the surface of the
[0033]
Therefore, the X-rays collected in the arc illumination area BF in FIG. 11 are collected in a conical shape while always extending an equal angle with respect to the condensing point in any part, so that the numerical aperture in the illumination area is It becomes equal regardless of the illumination position.
[0034]
The target member on which the X-ray source is formed may be, for example, a
[0035]
When the X-ray source is used for a long time, it is preferable that a new member can be supplied because the target member is consumed. As shown in FIG. 4, the target member can be continuously supplied by providing the tape-
[0036]
Further, as the target member, a
[0037]
In addition, when a pulse laser is used as the excitation
[0038]
The illumination
[0039]
The illumination
[0040]
As already described, the
[0041]
The location of irradiation may be considered based on specifications required for the illumination optical system (for example, the intensity and spread angle of X-rays that illuminate the mask, and uniformity thereof).
[0042]
When the mask is illuminated in a lump like a conventional exposure apparatus, the micro light sources may be arranged two-dimensionally. Further, in the case of a soft X-ray exposure apparatus, exposure may be performed by scanning a ring-shaped or band-shaped field of view due to design limitations of the imaging optical system. In this case, as described in JP-A-7-235470, critical-Kohler illumination is preferably performed, and minute light sources may be arranged one-dimensionally. That is, the
[0043]
As an excitation energy light generation unit for irradiating excitation energy light to a plurality of locations on the
[0044]
When changing the waveguide path of the excitation energy light by moving the optical element, for example, the optical element may be vibrated.
[0045]
When splitting the excitation energy light into a plurality of excitation energy lights, for example, a laser optical element such as a beam splitter may be used. Moreover, what is necessary is just to use optical elements, such as a micro lens array, as another example which divides | segments a laser beam into several laser beams.
[0046]
The intensity of X-rays emitted from a minute light source is mainly determined by the intensity of laser light. Therefore, the intensity of the micro light source can be freely adjusted by controlling the intensity of each laser beam.
[0047]
When a plurality of laser light sources are used, the intensity of the laser light can be increased because each laser light is supplied by a separate laser light source. Therefore, the X-ray intensity generated from the micro light source can be increased. In other words, this method may be adopted to increase the throughput of the soft X-ray reduction exposure apparatus.
[0048]
Although the laser beam generation source has been described above, these are representative examples, and the optical arrangement and the like are not limited to those already shown. When changing the laser light waveguide path or dividing the laser light, an optical element may be required, but this does not reduce the intensity of the laser light. This is because, in general, the reflectance and transmittance of laser light of a laser optical element are almost 100%. Accordingly, high-intensity X-rays are emitted from each
[0049]
The material of the
[0050]
Alternatively, a material having a low melting point or a material that is liquid or gas at normal temperature may be used. These may be solidified by cooling or the like, or may be condensed, or may be used as a liquid or gas. In this case, since generation | occurrence | production of a scattered material (debris) can be suppressed low, it is preferable.
[0051]
When irradiating the
[0052]
Further, the laser beam is preferably a high intensity laser, and each laser beam such as a YAG laser, excimer laser, glass laser, titanium sapphire laser is preferable for obtaining each X-ray source with high intensity.
[0053]
Moreover, the excitation energy light irradiated to a target is not restricted to a laser beam. Any material that can generate soft X-rays such as an electron beam may be used. A soft X-ray optical system is often placed in a vacuum because X-ray absorption by air or the like is large. Therefore, it is easy to use an electron beam for the irradiation device.
[0054]
The illumination device according to the present invention is excellent in that it can form a light source corresponding to a secondary light source of a conventional illumination device without using an X-ray integrator and can control the width of a light beam emitted from the light source.
[0055]
Since the loss of intensity of the laser beam due to the optical system is extremely small, it is possible to obtain a high-intensity X-ray light source. Further, according to the apparatus of the present invention, each illumination point on the mask can be obtained with a desired numerical aperture. Can be illuminated. Therefore, by using the illumination apparatus according to the present invention, it is possible to provide a soft X-ray exposure apparatus capable of supplying uniform illumination light with high intensity and capable of exposing a large area with high throughput.
[0056]
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.
[0057]
【Example】
<First Example>
1 and 2 are a schematic configuration diagram of an illuminating device of the present embodiment and an enlarged view of the vicinity of the light source.
The illumination device includes an excitation energy
A plurality of
[0058]
The
[0059]
X-rays 7 emitted from the X-ray light source are irradiated to the mask 4 as
[0060]
With this X-ray, a part of the mask 4 was irradiated in a circular arc shape over a region having a length of 120 mm and a width of 5 mm. At this time, the mask 4 is Koehler illuminated by arranging the
[0061]
As a result, the entire arcuate illumination area on the mask 4 could be illuminated with a uniform numerical aperture. Further, when the resist was exposed by the exposure apparatus provided with the illumination device according to the present invention, a resist pattern having a desired shape could be obtained over the entire exposed area. On the other hand, in an exposure apparatus provided with a conventional illumination device, a resist pattern having a desired shape cannot be obtained in a part of the exposure region.
[0062]
<Second Example>
1 and 2 are a schematic configuration diagram of an illuminating device of the present embodiment and an enlarged view of the vicinity of the light source.
The illuminating device includes an excitation energy
A plurality of
[0063]
The target member was a tape-like thin plate as shown in 22 of FIG. 4, and the material was tungsten. The tape-
[0064]
X-rays 7 emitted from the X-ray light source are irradiated to the mask 4 as
[0065]
With this X-ray, a part of the mask 4 was irradiated in a circular arc shape over a region having a length of 120 mm and a width of 5 mm. At this time, the mask 4 is Koehler illuminated by arranging the tape-
[0066]
As a result, the entire arcuate illumination area on the mask 4 could be illuminated with a uniform numerical aperture. Further, when the resist was exposed by the exposure apparatus provided with the illumination device according to the present invention, a resist pattern having a desired shape could be obtained over the entire exposed area. On the other hand, in an exposure apparatus provided with a conventional illumination device, a resist pattern having a desired shape cannot be obtained in a part of the exposure region.
[0067]
<Third embodiment>
1 and 2 are a schematic configuration diagram of an illuminating device of the present embodiment and an enlarged view of the vicinity of the light source.
The illuminating device includes an excitation energy
A plurality of
[0068]
The target member was ice particles having a diameter of about 100 μm, as indicated by 24 in FIG. The
[0069]
X-rays 7 emitted from the X-ray light source are irradiated to the mask 4 as
[0070]
With this X-ray, a part of the mask 4 was irradiated in a circular arc shape over a region having a length of 120 mm and a width of 5 mm. At this time, the mask 4 is Koehler illuminated by arranging the
[0071]
As a result, the entire arcuate illumination area on the mask 4 could be illuminated with a uniform numerical aperture. Further, when the resist was exposed by the exposure apparatus provided with the illumination device according to the present invention, a resist pattern having a desired shape could be obtained over the entire exposed area. On the other hand, in an exposure apparatus provided with a conventional illumination device, a resist pattern having a desired shape cannot be obtained in a part of the exposure region.
[0072]
The above embodiments are examples of the present invention and do not limit the present invention. In the present embodiment, ice particles are used for the target member. However, the present invention is not limited to this, and a gas generated from a nozzle and a cluster generated by adiabatic expansion may be used as the target member. It goes without saying that the number and arrangement of the micro light sources are not limited to those shown in this embodiment, and light sources arranged in a one-dimensional manner can be easily created and used in the present invention. Thus, the present invention is also applicable to critical-Kohler illumination.
[0073]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, at least a plurality of excitation energy light generators that generate excitation energy light and irradiate a plurality of locations on the target member, and a plurality of portions by receiving irradiation of the excitation energy light at a plurality of locations. In an illuminating apparatus comprising a target member on which an X-ray source is formed and an illumination optical system that irradiates an object to be illuminated with X-rays from the plurality of X-ray sources, the plurality of X-ray sources are on a curved surface Since they are arranged, the irradiated surface can be Koehler illuminated with high illumination efficiency and uniform numerical aperture. That is, the irradiated surface can be illuminated with X-rays having uniform intensity and uniform spread.
[0074]
Further, the illumination device of the present invention can form a light source corresponding to a secondary light source of a conventional illumination device without using an X-ray integrator, so that the X-ray transmission rate is higher than that of the conventional illumination device. (Use efficiency) is high, and further, the production thereof is easy. As a result, the mask pattern can be faithfully transferred onto the substrate with high throughput.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a lighting device as an example of an embodiment of the present invention.
2 is an enlarged view showing a structure in the vicinity of a light source of the illumination device shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a schematic view showing an example of a target member used in the illumination device according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic view showing another example of a target member used in the illumination device according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic view showing a third example of a target member used in the illumination device according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic view showing an example of an optical system of an illumination apparatus according to an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view in the meridional direction of a light source, a special reflecting mirror, and an irradiated surface.
FIG. 7 is a schematic view showing an example of an optical system of an illumination apparatus according to an embodiment of the present invention, and is a perspective view of a light source, a special reflecting mirror, and an irradiated surface.
FIG. 8 is a schematic view of a conventional lighting device.
FIG. 9 is a diagram showing a part of a conventional illumination device, and is a partial cross-sectional view in the sagittal direction of an X-ray directed from a light source and a light source toward an illumination optical system.
FIGS. 10A and 10B are diagrams showing a cross section of a parallel light beam in a conventional illumination device, in which FIG. 10A is a cross sectional view of a parallel light beam emitted from a light source at an emission angle of 0 degrees, and FIG. It is sectional drawing of the parallel light beam inject | emitted by.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a state of a light beam condensed on a surface to be illuminated in a conventional illumination device.
[Explanation of symbols]
1. . . Excitation energy light generator (excitation energy light irradiation device)
2. . . Target member
21. . . Target member with a curved surface
22. . . Tape-like target member
23. . . Target material substrate
24. . . Particulate target member
25. . . Target member supply unit (for example, nozzle)
3. . . Illumination optics
4). . . Object to be irradiated (eg mask)
5). . . Excitation energy light (for example, laser light)
6, 61, 62, 63, 64, 65, 66. . . Minute light source (secondary light source, each X-ray source)
7,8. . . X-ray
71, 72, 73. . . X-ray (parallel light flux)
101. . . Excitation energy light generator
102. . . Excitation energy light
103. . . Target member
104. . . Illumination optics
105. . . Object to be irradiated
110. . . X-ray source (light source)
120, 123. . . X-ray
121, 122. . . X-ray (parallel light flux)
124, 125. . . X-ray (condensed light flux)
130. . . Special reflector
140. . . Arc area on mask
Claims (5)
複数の励起エネルギー光を発生して標的部材上の複数箇所に照射する励起エネルギー光発生部と、
前記複数の励起エネルギー光の照射を複数箇所で受けることにより複数のX線源が形成される標的部材と、
前記複数のX線源からのX線を被照明物に照射する照明光学系とを備えた照明装置において、
前記複数のX線源が曲面上に配列され、
前記曲面の形状と前記X線源の配列が前記被照明物上での開口数が照明位置によらず等しくなるように設定されていることを特徴とする照明装置。at least,
An excitation energy light generating unit that generates a plurality of excitation energy lights and irradiates a plurality of locations on the target member;
A target member in which a plurality of X-ray sources are formed by receiving irradiation of the plurality of excitation energy lights at a plurality of locations;
In an illumination device including an illumination optical system that irradiates an object to be illuminated with X-rays from the plurality of X-ray sources,
It said plurality of X-ray sources are arranged on a curved surface,
An illumination device , wherein the shape of the curved surface and the arrangement of the X-ray sources are set such that the numerical aperture on the object to be illuminated is equal regardless of the illumination position .
照明装置。The lighting device according to claim 1, wherein the curved surface is a cylindrical surface.
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